比较器芯片内部工作原理分析.rar

[size=10.5000pt]如图是一个LM393的内部框图。
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[size=10.5000pt]几个重要的知识：
[size=10.5000pt]1.三极管工作在放大区的条件是：发射结正偏，集电结反偏。
[size=10.5000pt]2.对于PN结，在Vpn电压>开启电压以后，电压只要稍微增大点，电流就会迅速增大。
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[size=10.5000pt]1. [size=10.5000pt]输入部分：由于输入的T1，T2为PNP三极管，且集电极接地，故这两个管子的集电结是反向偏置的，那么说明三极管要么工作在放大态，要么工作在截止态。而由于T1和T2的发射极电流为10uA，说明T1，T2必定工作在放大状态，同理T3，T4也是工作在放大状态。
[size=10.5000pt]2. [size=10.5000pt]于是T1的发射极电位大概为IN+ + Ueb（如果是硅管，那么Ueb= 0.7V）, 对于T2， 发射极电位大概为 IN- + Ueb。
[size=10.5000pt]3. [size=10.5000pt]由于T3，T4的发射极电位是相等的(其电位是根据Vin的输入电压而浮动的)，我们先假定IN+的电位=IN-的电位，那么此时，T3，T4的基极电位是相等的，由于T3，T4两个管子是完全一样的，故此时T3和T4流过的集电极电流是一样的都为Ic3.而对于T5而言，集电极电压=基极电压，所以T5必然工作在放大状态（临界饱和），由于T5特性和T6特性一致，并且它们的发射结电压相等，所以T6也工作在放大态。这时有Ic5=Ic6。而Ic3 = Ic4，故从T6的集电极往T7的基极输出电流为0，此时T7截止，则80uA的电流全部从T8的基极流入，发射极流出，此时T8完全导通，OUT输出为低电平。（假如IN+<IN-，则T6集电极往T7基极的输出电流为负，那么T7同样处于截止状态，所以是同样的分析结果）。
[size=10.5000pt]4. [size=10.5000pt]假如IN+>IN-，那么由于T3，T4两个管子的基极电压不等，由于Ve3=Ve4，故Vbe3<Vbe4,于是其结果相对于IN+=IN-，T3集电极电流的减小值=T4集电极电流的增大值，Ic4>Ic3，而根据T5，T6构成的电流源特点，此时有T6集电极这个点往T7基极传输的电流>0，此时T7导通。在这种情况下，OUT输出又分为两种情况：
[size=10.5000pt]5. [size=10.5000pt]第一种情况，T8输出为线性放大区，。此时T7处于放大状态并且由于Ib8=80uA-Ic7，若要使得T8处于线性区，则必须使得Ic7的电流略小于80uA,那么折算到Ib7=(几uA)/beta。由于这个Ib7是很小的，大概为数十nA级别，所以可以倒推出Vin+比Vin-只需大出很小的一点电压就可以让T8脱离放大区而进入截止区了。
[size=10.5000pt]6. [size=10.5000pt]第二种情况，T8输出为截止区，此时T7可以处于放大状态只要保证Ic7的集电极电流为80uA即可，也可以让T7处于饱和状态。此时OUT表现为高阻态
[size=10.5000pt]7. [size=10.5000pt]理论上来说，T7管子的特性应该是纵向管，即beta值比较大，这种管子只需很小的基极电流就可以使三极管处于饱和状态，所以也说明比较器的线性区是非常窄的。
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[size=10.5000pt]总结：Vin+>Vin-时，OUT输出为高阻，若为线性区，则Vin+>Vin-，且其压差非常小。当Vin+<=Vin-时，OUT输出为低电平。
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[size=10.5000pt]因个人水平有限，如有错误之处，还请指正！